DE3723133C1 - Milling tool for a numerically controlled machine tool for producing a profiled widened bore - Google Patents

Milling tool for a numerically controlled machine tool for producing a profiled widened bore

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Description

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a milling tool according to the Oberbe handle of claim 1.

Ein Werkzeug dieser Gattung wird in dem Aufsatz "Fräsbohren und andere Bohrtechnologien", tz für Metallbearbeitung, 81. Jahrgang, 1987, Heft 3/87, S. 21, 22 beschrieben. Bei dem dort geschilderten Werkzeug zum "Fräsbohren" ist der umlau­ fende Fräser am vorderen Ende der stationären Bohrstange angebracht, derart, daß beim Einfahren der Bohrstange in das umlaufende Werkstück der Fräser im Bereich um die Bohrungs­ mitte Werkstückmaterial wegfräst. Eine an der Bohrstange angebrachte Aufbohrschneide sorgt dann für die Fertigbear­ beitung. Ein Vorteil dieses Fräsbohrens, bei dem somit ein Fräs- und Bohrvorgang kombiniert werden, besteht darin, daß kurze Späne entstehen und daher eine gute Spankontrolle möglich ist. Auch ist eine ausreichend hohe Schnittgeschwin­ digkeit über den gesamten Bohrungsgrund gewährleistet. Pro­ filierte Bohrungen lassen sich allerdings mit dem "Fräs­ bohren" nicht herstellen.A tool of this type is described in the article "Milling drilling and other drilling technologies ", tz für Metallverarbeitung, 81. Volume, 1987, Issue 3/87, pp. 21, 22. In which The tool described there for "milling drilling" is umlau End milling cutter at the front end of the stationary boring bar attached such that when the boring bar is retracted into the revolving workpiece of the milling cutter in the area around the bore middle of the workpiece material. One on the boring bar attached boring cutter then takes care of the finished bears processing. An advantage of this milling drilling, with which one Milling and drilling are combined, is that short chips are created and therefore good chip control is possible. There is also a sufficiently high cutting speed guaranteed over the entire bottom of the hole. Per Filleted holes can, however, be cut using the "Milling drilling ".

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß es zum Herstellen aufgeweiteter profilierter Bohrungen geeignet ist.The invention has for its object a milling tool the genus specified in the preamble of claim 1 to train so that it is expanded to manufacture profiled holes is suitable.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichnete Erfindung gelöst.This object is characterized by the in claim 1 drew invention solved.

Aus der DE 23 41 396 B2 ist bereits ein Fräswerkzeug zum Bearbeiten von Werkstückinnenbohrungen bekannt, bei dem der Fräser zur Bohrstange radial verstellbar ist. Hierbei han­ delt es sich jedoch um ein Einstichwerkzeug, bei dem die Fräserschneiden während der Bearbeitung axial stillstehen; eine axiale Vorschubbewegung ist bei diesem Fräswerkzeug nicht möglich, da die Fräserwelle während der Bearbeitung außerhalb der Werkstückbohrung an beiden Enden abgestützt wird. Dieses Fräswerkzeug ist daher zur Herstellung profi­ lierter Innenbohrungen nicht geeignet.From DE 23 41 396 B2 a milling tool for Machining of internal workpiece holes known, in which the Milling cutter to the boring bar is radially adjustable. Here han However, it is a puncture tool in which the Axial cutter stops axially during machining; there is an axial feed movement in this milling tool  not possible because the milling cutter shaft during machining supported at both ends outside the workpiece bore becomes. This milling tool is therefore professional for manufacturing lined inner holes not suitable.

Im Gegensatz hierzu ist bei dem erfindungsgemäß ausgebilde­ ten Fräswerkzeug eine axiale und radiale Zustellung der Fräserschneiden über zwei NC-Achsen möglich. Die axiale Zustellung ergibt sich durch die Axialbewegung der Bohr­ stange, während die radiale Zustellung durch die radiale Verstellung des Fräsers relativ zur Bohrstange erfolgt. Das Fräswerkzeug kann daher beim Herausziehen der Bohr­ stange aus der vorgefertigten Bohrung des Werkstückes einer profilierten Kontur nachfahren. Der Fräser führt hierbei die Fertigbearbeitung der profilierten Bohrung durch. Durch Verwendung des Fräsers entstehen kurze Späne, so daß eine gute Spankontrolle gegeben ist. Die Folge sind hohe Pro­ duktionssicherheit und lange Standzeiten.In contrast to this, the training according to the invention an axial and radial infeed of the Milling cutting possible via two NC axes. The axial Infeed results from the axial movement of the drill rod while the radial infeed by the radial The cutter is adjusted relative to the boring bar. The milling tool can therefore when pulling out the drill rod from the prefabricated hole in the workpiece Follow the profiled contour. The milling cutter leads here finishing the profiled hole. By Using the cutter, short chips arise, so that a there is good chip control. The result is high pros production security and long service life.

Zweckmäßigerweise ist die Bohrstange stationär, während das Werkstück umläuft. Die Relativdrehung zwischen Bohrstange und Werkstück kann jedoch auch durch ein Drehen der Bohr­ stange erzielt werden.Advantageously, the boring bar is stationary, while that Workpiece rotates. The relative rotation between boring bar and workpiece can also be turned by rotating the drill rod can be achieved.

Die radiale Verstellung des Fräsers relativ zur Bohrstange erfolgt entweder über eine Exzenterspindel, deren Drehachse gegenüber der Bohrstangenachse radial versetzt ist und die in der Bohrstange drehbar ist, oder über einen Schieber, der an der Bohrstange radial verschiebbar angebracht ist. The radial adjustment of the milling cutter relative to the boring bar takes place either via an eccentric spindle, its axis of rotation is radially offset from the boring bar axis and the is rotatable in the boring bar, or via a slide, which is attached to the boring bar so as to be radially displaceable.  

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawings explained. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Fräswerkzeug zum Herstellen einer aufgeweiteten, profilierten Bohrung; Fig. 1 shows a longitudinal section through a milling tool for producing an expanded, profiled bore;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Werkstück nach Fig. 1; FIG. 2 shows a cross section through the workpiece according to FIG. 1;

Fig. 3 verschiedene Bohrungsformen, die sich mit dem Werkzeug der Fig. 1 und 2 herstellen lassen. Fig. 3 different hole shapes that can be produced with the tool of FIGS. 1 and 2.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Fräswerkzeug 2 dient zum Aufboh­ ren eines Werkstücks 4, das in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien schematisch dargestellt ist. Genauer gesagt, dient das Werkzeug 2 dazu, eine vorgefertigte zylindrische Bohrung 6 des Werkstücks 4 aufzuweiten und ihr hierbei eine profilierte Kontur 8 zu verleihen.The milling cutter 2 shown in FIGS. 1 and 2 serves to Aufboh ren of a workpiece 4 which is shown schematically in Fig. 1 by dash-dotted lines. More precisely, the tool 2 serves to widen a prefabricated cylindrical bore 6 of the workpiece 4 and to give it a profiled contour 8 .

Zur Veranschaulichung sind in Fig. 3 mehrere Werkstücke 4 a bis 4 i mit unterschiedlichen Bohrungen dargestellt, die mit dem Werkzeug 2 der Fig. 1, 2 hergestellt werden können.For illustration, several workpieces 4 a to 4 i with different bores are shown in FIG. 3, which can be produced with the tool 2 of FIGS. 1, 2.

Das Fräswerkzeug 2 besitzt eine Bohrstange 10, die mit mehreren über den Umfang verteilten Führungsleisten 12 zur Führung der Bohrstange 10 in der zylindrischen Bohrung 6 versehen ist. Das Werkstück 4 und die Bohrstange 10 sind relativ zueinander dreh­ bar und axial gegeneinander verschiebbar. Vorzugsweise steht die Bohrstange 10 still, während das Werkstück 4 umläuft; statt dessen könnte auch das Werkstück 4 stillstehen und die Bohrstange 10 umlaufen.The milling tool 2 has a boring bar 10 which is provided with a plurality of guide strips 12 distributed over the circumference for guiding the boring bar 10 in the cylindrical bore 6 . The workpiece 4 and the boring bar 10 are relatively rotatable and axially displaceable relative to each other. The boring bar 10 preferably stands still while the workpiece 4 rotates; instead, the workpiece 4 could also stand still and rotate the boring bar 10 .

In einer exzentrischen Bohrung der Bohrstange 10 ist eine Ex­ zenterspindel 14 drehbar gelagert. Die Exzenterspindel 14 nimmt einen Fräser 16 exzentrisch auf.In an eccentric bore of the boring bar 10 , an Ex center spindle 14 is rotatably mounted. The eccentric spindle 14 receives a milling cutter 16 eccentrically.

Der Fräser 16 besitzt einen aus dem vorderen Ende der Bohr­ stange 10 und der Exzenterspindel 14 vorstehenden Fräser­ kopf 18 mit mehreren über den Umfang verteilten Schneidkörpern 20, die mit vom vorderen Ende des Werkzeuges 2 abgewandten Schneidkanten versehen sind. Der Fräserkopf 18 ist durch eine Schraube 22 an einer Antriebsspindel 24 befestigt, die über Lager 26 und 28 in der Exzenterspindel 14 exzentrisch gelagert ist. Die Antriebsspindel 24 ist über eine (schematisch ange­ deutete) Gelenkwelle 30 mit einer (nicht gezeigten) Antriebs­ welle verbunden, welche von einem (ebenfalls nicht gezeigten) Antrieb in Drehrichtung angetrieben wird.The cutter 16 has a rod from the front end of the drill 10 and the eccentric spindle 14 projecting cutter head 18 with a plurality of cutting bodies 20 distributed over the circumference, which are provided with cutting edges facing away from the front end of the tool 2 . The milling head 18 is fastened by a screw 22 to a drive spindle 24 which is mounted eccentrically in the eccentric spindle 14 via bearings 26 and 28 . The drive spindle 24 is connected via a (schematically indicated) propeller shaft 30 to a (not shown) drive shaft, which is driven by a drive (also not shown) in the direction of rotation.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist die Achse A der Antriebsspindel 24 und damit die Drehachse des Fräsers 16 gegenüber der Achse B der Exzenterspindel 14 und die Achse B gegenüber der Achse C der Bohrstange 10 radial versetzt, und zwar um einen Betrag a bzw. b, wie in Fig. 2 dargestellt. Wird daher die Exzenterspindel 14 durch eine (nicht gezeigte) Verstellvor­ richtung in der Bohrstange 10 gedreht, so ändert sich der radiale Abstand zwischen der Drehachse A des Fräsers 16 und der Achse C der Bohrstange 10; d. h., die Schneiden des Fräsers 16 werden gegenüber der Bohrstangenachse C radial verstellt.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the axis A of the drive spindle 24 and thus the axis of rotation of the milling cutter 16 are radially offset from the axis B of the eccentric spindle 14 and the axis B from the axis C of the boring bar 10 by an amount a or b , as shown in Fig. 2. Therefore, the eccentric spindle 14 is rotated by a (not shown) Verstellvor direction in the boring bar 10 , so the radial distance between the axis of rotation A of the cutter 16 and the axis C of the boring bar 10 changes ; that is, the cutting edges of the milling cutter 16 are adjusted radially with respect to the boring bar axis C.

Die Arbeitsweise des beschriebenen Fräswerkzeugs ist wie folgt:
Zunächst wird der Fräser 16 in seine radial innerste Stellung eingefahren, wozu die Exzenterspindel 14 durch die (nicht ge­ zeigte) Verstellvorrichtung in der Bohrstange 10 gedreht wird. Anschließend wird die Bohrstange 10 mit dem Fräser 16 in die vorgefertigte zylindrische Bohrung 6 des Werkstücks 4 einge­ fahren. Das Werkstück 4 und der Fräser 16 werden angetrieben, so daß sie jeweils um ihre Achse C bzw. A umlaufen. Um nun mit dem Fräser 16 die profilierte Kontur 8 herzustellen, ist sowohl eine axiale wie auch radiale Zustellung des Fräser­ kopfes 18 erforderlich. Zu diesem Zweck wird zum einen die Bohrstange 10 mit dem Fräser 16 in Rückwärtsrichtung aus der Bohrung 6 herausbewegt. Zum anderen wird die Exzenterspindel 14 mit Hilfe der (nicht gezeigten) Verstellvorrichtung ge­ dreht, so daß der Fräserkopf 16 eine radiale Auswärtsbewegung relativ zur Bohrstange 10 ausführt. Auf diese Weise wird die profilierte Kontur 8 in das Werkstück 4 eingefräst.The operation of the milling tool described is as follows:
First, the cutter 16 is retracted into its radially innermost position, for which purpose the eccentric spindle 14 is rotated by the adjusting device (not shown) in the boring bar 10 . Then the boring bar 10 with the milling cutter 16 is moved into the prefabricated cylindrical bore 6 of the workpiece 4 . The workpiece 4 and the milling cutter 16 are driven so that they rotate around their axes C and A, respectively. In order to produce the profiled contour 8 with the milling cutter 16 , both an axial and radial infeed of the milling cutter head 18 is required. For this purpose, on the one hand, the boring bar 10 with the milling cutter 16 is moved out of the bore 6 in the reverse direction. On the other hand, the eccentric spindle 14 is rotated with the aid of the adjusting device (not shown), so that the cutter head 16 executes a radial outward movement relative to the boring bar 10 . In this way, the profiled contour 8 is milled into the workpiece 4 .

Claims (4)

1. Fräswerkzeug für eine numerisch gesteuerte Werkzeug­ maschine zum Bearbeiten einer Bohrung in einem Werkstück, mit einer relativ zum Werkstück drehbaren und axial ver­ schiebbaren Bohrstange und einem in der Bohrstange drehbar gelagerten Fräser, dessen Drehachse zur Bohrstangenachse radial versetzt ist, wobei die Bohrstange an ihrem Außen­ umfang mit Führungen zum Abstützen der Bohrstange in der Werkstückbohrung versehen ist, so daß die Bohrstange und der Fräser während der Bearbeitung relativ zur Werkstück­ bohrung axial verstellbar sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fräser (16) relativ zur Bohr­ stange (10) radial verstellbar ist und die Schneiden (20) des Fräsers (16) in Rückziehrichtung der Bohrstange gerich­ tet sind und in ihrer Arbeitsstellung radial über den Außendurchmesser der Bohrstange (10) vorstehen, so daß der Fräser (16) bei der Bearbeitung zusätzlich zu seiner Dreh- und Axialbewegung eine Radialbewegung relativ zur Werkstückbohrung (6) ausführen kann.1. Milling tool for a numerically controlled machine tool for machining a bore in a workpiece, with a relatively rotatable and axially slidable boring bar ver and a rotatably mounted in the boring bar, the axis of rotation of which is radially offset from the boring bar axis, the boring bar on her Outside circumference is provided with guides for supporting the boring bar in the workpiece bore, so that the boring bar and the milling cutter are axially adjustable relative to the workpiece bore during machining, characterized in that the milling cutter ( 16 ) relative to the boring bar ( 10 ) is radial is adjustable and the cutting edges ( 20 ) of the milling cutter ( 16 ) are directed in the retraction direction of the boring bar and project radially beyond the outside diameter of the boring bar ( 10 ) in their working position, so that the milling cutter ( 16 ) during machining in addition to its turning and axial movement can execute a radial movement relative to the workpiece bore ( 6 ). 2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fräser (16) in einer Exzenter­ spindel (14) gelagert ist, deren Achse gegenüber der Achse der Bohrstange (10) radial versetzt ist und die zur radialen Verstellung des Fräsers (16) in der Bohrstange (10) drehbar ist. 2. Milling tool according to claim 1, characterized in that the milling cutter ( 16 ) is mounted in an eccentric spindle ( 14 ), the axis of which is radially offset from the axis of the boring bar ( 10 ) and which is used for the radial adjustment of the milling cutter ( 16 ) is rotatable in the boring bar ( 10 ). 3. Fräswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fräser (16) eine in der Exzenterspindel (14) exzentrisch gelagerte Antriebsspindel (24) aufweist, die über eine Gelenkwelle (30) mit einer zur Exzenterspindel (14) konzentrischen Antriebswelle ver­ bunden ist.3. Milling tool according to claim 2, characterized in that the milling cutter ( 16 ) in the eccentric spindle ( 14 ) has an eccentrically mounted drive spindle ( 24 ) which is connected via a universal shaft ( 30 ) with a drive shaft to the eccentric spindle ( 14 ) concentric is. 4. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fräser in einem Schieber ge­ lagert ist, der zur radialen Verstellung des Fräsers an der Bohrstange radial verschiebbar angebracht ist.4. Milling tool according to claim 1, characterized records that the cutter ge in a slide is stored, for the radial adjustment of the milling cutter on the Boring bar is mounted radially displaceable.
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